05--气体动理论ppt课件

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第五章气体动理论完全版-PPT精品

与外界没有质量交换,但有能量交换的系统,称为封闭系统。一个装有水的铝壶（盖紧后），用火加热。将水和壶看成一个系统，水的质量不变，但可以从外界吸热，这时将水和壶看作一个封闭系统。
与外界既有质量交换又有能量交换的系统,称为开放系统。一个没有盖子的装水铝壶，水被加热至沸腾后继续加热。此时水和壶这个系统既与外界有能量交换，又有质量的变化。水和壶这个系统成为开放系统。
=2.7×1019(个/cm3)
13
例5-2 容器内装有质量为0.10kg的氧气，压强为10×105Pa，温度为47℃。因为容器漏气，经过若干时间后，压强降为原来的5/8，温度降到27℃。问容器的容积有多大？漏去了多少氧气？（假设氧气看作理想气体）
解：
（1）根据理想气体的状态方程，
PV M RT Mmol
B 系统的宏观性质（P、V、T）不随时间而变化。
在微观上，组成系统的分子仍在不停地运动和变化，只不过大量分子运动的平均效果没有变化。可见平衡态是系统内的大量分子的热动平衡。
9
C 平衡态的概念是一个理想的概念。
实际中并不存在绝对孤立系统，也没有宏观性质绝对不变的系统。
平衡过程如果过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列中间状态都无限接近平衡态。这个过程就叫做平衡过程。
未使用前瓶中氧气的分子个数:
N1
p1V kT
使用后瓶中氧气的分子个数: (设使用中温度保持不变)
N2

p2V kT
每天用的氧气分子个数:
Nd

pdVd kT
能用天数：DN 1N 2(p1p2)V9.6(天 )
N d
pdV d
16
例题5-4 一长金属管下端封闭,上端开口,置于压强为po的大气中。今在封闭端加热达T1=1000K,而另一端则达到T2=200K，设温度沿管长均匀变化。现封闭开口端，并使管子冷却到TE=100K。计算此时管内气体的压强(不计金属管的膨胀)。

大学物理课件第8章气体动理论(PPT 100页)

i i
v
2.分子速度分布的等几率假设分子速度分布的分子速度分布速度取向各方向等几率结果：结果：
y
υi Ni
x
v
υ =0
v
υi Ni
v
z
υx = υy = υz
υ =υ =υ
2 x 2 y 2 z
υx
∑υ N = ∑N
ix i i i
i
i
2 υx =
2 υix Ni ∑
∑N
i
i
19
υ =0 υx = υy = υz
P →0
在 T 一定的情况下 n 值小意味着分子间距大 2 .完全弹性碰撞完全弹性碰撞 3. 除碰撞外分子间无相互作用分子间无相互作用 f=0 范德瓦耳斯力(简称：范氏力范德瓦耳斯力简称：范氏力) 简称
15
f
斥力合力
气体之间的距离
r > 8 r0
s
10 -9m
r0
O d 引力
r
引力可认为是零可看做理想气体
1
§0
统计规律初步结果相同
1.统计规统计规方法：律、方法：多个粒子的一次行为如：掷硬币看正反面出现的比例比例接近1/2 比例接近统计规律性：统计规律性：
一个粒子的多次行为
•大量随机事件从整体上表现出来的规律性大量随机事件从整体上表现出来的规律性量必须很大
2
飞镖
分布曲线
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分子力
范德瓦耳斯力
16
平衡态下气体分子集体行为集体行为的几个结果二、平衡态下气体分子集体行为的几个结果 1.平衡态时微观量分布的等几率假设的必要性平衡态时微观量分布的等几率假设等几率假设的 •因为宏观量是某些微观量的平均值因为宏观量是某些微观量的平均值因为宏观量是某些 •平衡态时各处宏观量相同平衡态时各处宏观量相同所以用系统中任何部分气体计算出的微观量的平均值必须相同 •分子又是处于不断地无规的运动中分子又是处于不断地无规的运动中所以必须假设平衡态时微观量分布等几率所以必须假设平衡态时微观量分布等几率

第5章气体动理论课件

vix )
p
气体
x
p 1 1
S
i
I ix
{气体模型微观粒子力学原理
统计平均}
热学有两种研究方法, 并形成了对应的两个理论. • 宏观方法(宏观理论) ------热力学.
• 微观方法(微观理论) ------统计物理学或统计力学.
三、气体动理论(微观理论) 的基本观点
1.分子的观点（组成）
pV RT 理想气体状态方程的另一种表述
代入理想气体状态方程
可得 p N R T V NA
令 nN V
k R NA
（波耳兹曼常量）(k 1.381023 J K1)
则状态方程可以写为：
五、实际气体的状态方程 ( p,V ,T )
T f ( p,V )
理想气体适用范围：温度不太低、压强不太大. pV RT
有多少分子能够与微小面积 dA 相碰撞？
dA dt 宏观小
微观大
在 dt 时间内，具有速度为 vi 的分子与微小面积 dA 相碰撞
的分子数为
z
N V
i
v
ixdtdA
(v ix 0)
对应的动量变化为
1 1
p
S
I ix
i
v i dt
dA
n
2 N i v 2ixdtdA
y
V (v ix 0)
单原子分子
3
0
3
刚性双原子分子
3
2
5
刚性三原子以上分子
3
3
6
实际上，双原子、多原子分子并不完全刚性的，还有振动自由度。
振动自由度 = 1 但是：分子间的振动只在高温时才表现显著。

气体动理论ppt课件

三理想气体物态方程理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体 . 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系 .
对一定质量的同种气体
p1V1 p2V2
T1
T2
理想气体物态方程
pV m RT M
摩尔气体常量 R 8.31J mol 1 K1
8
第六章气体动理论
pV NkT
归一化条件
i 概率粒子在第格中出
现的可能性大小 .
i
i
Ni iN
1
15
第六章气体动理论
7-3 理想气体的压强公式
一理想气体的微观模型
1）分子可视为质点；线度
间距 r ~ 109 m, d r;
d ~ 10 10 m,
2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力；
3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）； 4）分子的运动遵从经典力学的规律 .
v 450m/s ~ 107 m; z ~ 1010次 / s
13
第六章气体动理论
对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法 .
............ ........... ............ ........... ............ ........... ............
16
第六章气体动理论
二理想气体压强公式
设边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全同的
质量为 m 的气体分子，计算 A1壁面所受压强 .
y
A2 o
z
- mmvvvxx
x
v y A1 y
o
z x v z
v v x

大学物理第5章气体动理论课件讲义

研究一个热力学系统的热现象规律时，既要注意系统内部的各种因素，还要注意外部环境的影响。
-------------------------------------------------------------------------------
系统与外界之间 ①能量交换：做功；传送热量（传递热量）。 ②物质交换：蒸发、凝结、扩散、泄漏等。
-------------------------------------------------------------------------------
2.热平衡态不受外界影响的系统；且其宏观性质不随
时间变化；稳定状态。平衡条件：（同时满足） (1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换；（孤立的系统） (2)系统的宏观性质不随时间变化。
因此，系统处于热平衡态时，系统内部任一体元均处于力学平衡、热平衡（温度处处相同）、相平衡（无物态变化）和化学平衡（无单方向化学反应）之中。
-------------------------------------------------------------------------------
非平衡态：不具备两个平衡条件之任一条件的状态 ①出现未被平衡的力：出现物质流动 ②存在温差（冷热不一致）：出现热量流动 ③存在未被平衡的相（物态）：出现相变（物态变化） ④存在单方向化学反应：出现成分变化（新物质增加，旧物质减少）
-------------------------------------------------------------------------------
说明： ①平衡态是一种热动平衡：处于平衡态下的系统中，粒子仍作不停的无规则热运动，所以系统宏观上的平衡态是大量粒子热运动的平均效果。（统计平均） ②平衡态是一种理想状态：孤立系统是理想系统，但当系统受到的外界影响可以忽略，宏观性质只有很小变化时，可近似看作平衡态。

气体动理论.ppt

Thermodynamic System & Equilibrium State 1. 热力学系统与外界 (1)热力学系统（简称系统）
由大量微观粒子所组成的宏观物体
(2)系统的外界（简称外界）能够与所研究的系统发生相互作用的其它物体
(3)系统分类孤立系统——与外界没有任何相互作用封闭系统——与外界有能量交换但没有物质交换开放系统——与外界既有能量交换又有物质交换
若系统在变化过程中经历的每一状态都无
限接近于平衡态，则此过程称为准静态过程；否则为非准静态过程。
实际的热力学过程中任一状态都不是平衡态
一些极缓慢进行的过程可近似视为准静态过程
例如:一实际汽缸的气体作为系统，当活塞运动中气体被压缩，使系统在整个压缩过程中经历了一系列非平衡状态。
快速压缩
设想
F
..........
分子具有球对称性，近似的半经验公式表示为
F r s rt (s > t)
F 斥力
式中r是两个分子中心的距离，
r
、、s 和 t 都为正数，可由实 O r0
验确定。式中第一项为正值，
表示斥力，第二项为负值，表引力
示引力。
由于 r0 1010 m ，所以分子力是短程力，在气压较低的情况下可以忽略不计。
Kinetic Theory of Gasses 第1节热力学系统和平衡态
第2节理想气体状态方程与微观模型第3节理想气体的压强和温度第4节能量均分定理理想气体的内能第5节麦克斯韦-玻耳兹曼分布函数第6节分子的平均碰撞次数平均自由程第7节偏离平衡态
第1节热力学系统和平衡态
方程的另一表示
PV RT
1mol 任何气体有NA个分子： NA=6.023×1023 /mol

大学物理气体动理论ppt

第四章气体动理论（ Kinetic theory of gases ）
热学（Heat）
热学是研究与热现象有关的规律的科学。
海热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。
大
大量分子的无规则运动称为热运动。
纳热学的研究方法：
道
百 1.宏观法. 最基本的实验规律逻辑推理(运用数学) ------称为热力学。致
远
海南大学
第四章气体动理论（ Kinetic theory of gases ）教学目的和要求
1.了解气体动理学理论的基本观点；
2.了解麦克斯韦气体分子速率分布律和分子速率分布函数海的物理意义；掌握气体分子热运动的最概然速率、平均速率大
和方均根速率的意义及其计算方法；
纳
3.掌握理想气体的平均平动动能与温度的关系，了解理道
2）分子各方向运动概率均等
海儋分子运动速度
vi
vixi
viy
j
viz k
大宝
纳州
各方向运动概率均等
百立
vx vy vz 0
道岛致生
x 川业
方向速度平方的平均值
v
2 x
1 N
vi2x
i
远根
各方向运动概率均等
v2x
v2y
v2z
1 v2 3
华海南热南带大农业学大学
第四章气体动理论（ Kinetic theory of gases ）
海
第四章气体动理论
大
纳
道
百 (Kinetic theory of gases) 致
川远
海南大学
第四章气体动理论（ Kinetic theory of gases ）

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3 2kTN1
5 2
kT
2
4、两种不同的理想气体，若它们的最概然速率相等，则它们的（ A ）（A）平均速率相等，方均根速率相等; （B）平均速率相等，方均根速率不相等; （C）平均速率不相等，方均根速率相等; （D）平均速率不相等，方均根速率不相等。
5、气缸内盛有一定量氢气（可视作理想气体），当温度不变，而压强增大一倍时，氢气分子的平均碰撞频
解：(1) w 3 kT 8.281021 J 2
EK
Nw
N1
N
2
3 2
kT
4.14105 J
(2) p = n kT＝2.76×105 Pa
9
4、许多星球的温度达到108 K．在这温度下原子已经不存在了，而氢核(质子)是存在的．若把氢核视为理想气体，求：(1) 氢核的方均根速率是多少？ (2) 氢核的平均平动动能是多少电子伏特？
；氧气的密度
为1.30kg·m-3 ；分子的平均平动动能为6.21×10-21J
4、在定压下加热一定量的理想气体。若使其温度升高
时，它的体积增加了0.005倍，则气体原来的温度
是
200k
。
5、在室温下27℃，1mol氢气和1mol氧气的内能比为 1:1 ；1g氢气和1g氧气的内能比为 16:1 .
（A）等压过程（B）等温过程（C）等体过程（D）绝热过程
3、一容器内装N1个单原子和N2个双原子理想气体分子，当混合系统平衡后，
温度为T，则系统内能为（C ）
（A）(N1
N2
)(3 2
kT
5 2
kT)
（B）
1 2
(N1
N2
)(3 2
kT
5 2
kT)
（C）
N1
3 2
kT
N2
5 2
kT
（D）N 2
性的表示一定量的某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的
f(v)
曲线是 (2) .若图中两条曲线定性的 (1)
(2)
表示相同温度下的氢气和氧气的速率 O
v
分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的
是 (1) .
5
3、一容器内储有氧气，其压强为，温度为27.0℃，则气
体分子的数密度为 2.44×1025 m-3
一、选择题： 1、如图两个大小不同的容器用均匀的细管相连, 管中
有一水银滴作活塞,大容器装着氧气,小容器装着氢气,当温度相同时,水银滴正好在细管中央,则此时这两种气体中 ( B ) (A) 氢气的密度较大（B）氧气的密度较大（C）密度一样大（D）密度大小无法判定
1
2、一定质量的理想气体，其内能E与体积V的变化关系为一直线，如图，则此直线表示的物理过程为（ A ）
•（A） pV m （B） pV (kT ) •（C）pV (RT ) （D）pV (mT )
4
二、填空题 1、一打足气的自行车内胎，若在7℃时轮胎中空气
压强为4.0×105pa .则在温度变为37℃，轮胎内
空气的压强是 4.43105 pa 。（设内胎容积不变）
2、如图所示两条曲线(1)和(2),分别定
率Z以及平均自由程的变化情况是（ C ）
（A） Z和都增大一倍
（B) Z和都减为原来的一半
（C）Z 增大一倍，而减为原来的一半
Z
（D）Z 减为原来的一半，而增大一倍
3
• 6、若理想气体的体积为V，压强为P，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为（ B）
2
10
=
2×2.09 ×102 8.31×10
=
5.03
5
8
结束目录
3、容积V＝1 m3的容器内混有N1＝1.0×1025个氢气分子和N2＝4.0×1025个氧气分子，混合气体的温度为 400 K，求： (1) 气体分子的平动动能总和． (2) 混合气体的压强． (普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )
6、在相同温度下，氢分子与氧分子的平均平动动能的
比值为 1
．
方均根速率的比值为 4 ．
6
三、计算题
1、求压强为1.013×105Pa、质量为2×10-3kg、容积为1.54×10-3m3的氧气的分子的平均平动动能。
解：PV = Mm，RT
T
=
PVM mR
=1.013×105×1.54×10-3×
（普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 ,1 eV＝1.6×10-19 J，玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1 )
解：(1) 由 v 2 1/ 2 3RT / M mol
而氢核 Mmol＝1×103 kg·mol1
v2 1/2 1.58106 m s1
(2) w 3 kT 1.29104 eV
32×10-3 2×10-3×8.31
=3×102 K
w
=
3 2
k
T=
3 2
×1.38×10-23×3×102
= 6.2×10-21 J
7
结束目录
2、容器内储有1mol的某种气体，今从外界输入 2.09×102J的热量，测得其温度升高10K，求气体分子的自由度。
解：
ΔE
=
i 2
RΔT
i
=
2ΔE RΔT